基于RFID技术的井下人员定位管理系统的应用_图文

1、第5期 2011年5月工矿自动化Indust ry and M ine A uto mationNo.5 M ay 2011文章编号:1671-251X(201105-0085-03基于RFID 技术的井下人员定位管理系统的应用李靖1, 樊晓明2(1.山西高河能源有限公司,山西长治 046031;2.中煤科工集团常州自动化研究院,江苏常州 213015摘要:详细介绍了基于RFID 技术的井下人员定位管理系统的工作原理及其在山西高河能源有限公司的应用情况。该系统能够将煤矿井下各个区域的人员动态分布情况及时、准确无误地反映到地面监控中心,使煤矿管理者能够随时了解当前井下人员的总数以及分布状况。实际

2、应用表明,该系统运行稳定,实现了对井下作业人员的监测、查询、定位、跟踪管理,提高了矿井的抗灾能力,为矿井安全生产提供了重要保障。关键词:矿井;人员定位;射频识别;考勤管理 中图分类号:T D655 文献标识码:BA pplicat ion of U nderg round Personnel Position and M anagement SystemBased on RFID T echnolog yLI Jing 1, FAN Xiao -m ing 2underg round personnel and their distributio n.The practical applica

3、tion show ed that the sy stem is stable and realizes mo nitoring,query,location and tracking manag ement of underg round personnel,w hich im pr oves ability of resisting disaster of mine,and pro vides an impo rtant g uarantee for co al mine safety pro duction.Key words :mine,personnel position,radio

4、 frequency identification,attendance m anagement 收稿日期:2011-02-140 引言山西高河能源有限公司是山西潞安矿业(集团有限责任公司和亚美大陆煤炭有限公司(AACI共同投资建设的年产600万t 特大型矿井。该公司依靠先进的管理方法,运用现代化信息技术,建立了集监测、定位、管理于一体的,基于千兆工业以太环网的井下人员定位管理系统。该系统能够及时准确地反映井下各个区域的人员动态情况,使管理人员能够及时掌握井下人员的分布情况和每个下井人员的入井、升井时间及动态轨迹,以便在日常的生产中有效地安排和调度工作,提高了煤矿生产的管理水平。1 RFID

5、技术概述RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别是非接触式自动识别技术的一种。RFID 技术是直接继承了雷达原理,并由此发展起来的一种新的自动识别技术1。随着RFID 技术的发展,国内煤矿也大规模使用RFID 技术进行管理。RFID 技术利用射频方式进行非接触式的双向数据通信,从而能够识别到射频设备,在此基础上形成数据交换,以达到识别目的并交换数据2。RFID 射频识别系统主要由射频卡(T ag 和读卡器(Reader2个部分构成。射频卡是在一块芯片上集成几个主要模块,芯片上设计有EEPROM 存储器,EEPROM 存储器主要用来储存识别码以及一些其

6、它数据。为了完成射频卡与读卡器的数据通信,在芯片外围处还设置了连接天线和电池。射频卡不仅具有非接触、工作距离长的特点,而且可以在恶劣环境中运用,并能够识别运动中的目标,可以用来作为人员身份以及设备的标识卡2。发射识别原理如图1 所示。图1 发射识别原理读卡器主要由收发天线、收发模块以及控制电路组成,可以与射频卡互传数据,并将射频卡数据返回主机。在RFID 射频系统中,读卡器在一定区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸。射频卡芯片上设计一个LC 串联谐振电路,该电路的固有频率与读卡器发射的频率等同。当射频卡经过这个区域时,在电磁波的作用下,LC 谐振电路会产生电磁共振,在电容器件上能

7、够感应出电荷。在电容的另一端,设计接有一个单向导通的电子泵,该电子泵能够将电容内的电荷传送到另一个电容内进行储存,当电荷积累压值达到2V 时,该电容可以作为电源为其它电路提供工作电压。读卡器接收到射频卡的数据后,通过解码和错误校验来决定数据的有效性,确定数据的有效性后,通过RS485或者无线方式将数据传送到计算机。2 系统工作原理井下人员定位管理系统主要用于井下人员的定位监测。在井下巷道、工作面的交叉口安装读卡分站,下井工作人员按照煤矿规程要求佩戴井下人员定位管理系统配备的射频卡。井下读卡器通过固定频率的射频载波传送信号,下井人员随身佩戴的射频卡进入读卡器的电磁波工作区域后即被激活,并将射频卡

8、内的个人信息经卡内收发模块发射出去;读卡器的天线接收到射频卡发射出来的射频信号,经过一系列处理后,提取出个人信息,通过现场总线等方式传送至地面监控中心,记录当前下井工作人员经过的地点、时间、活动轨迹等实时信息,还能够自动生成考勤定位作业的统计与管理等方面的报表资料,提高煤矿管理的工作效益。3 系统在山西高河能源有限公司的应用井下人员定位管理系统主要由射频卡(KGE37B 、读卡分站(KJF80.1、读卡器(KJF80.2A、数据传输网络、地面中心软件系统及服务器组成。射频卡发出代表人员身份信息的射频信号,经读卡分站和读卡器接收,通过数据传输网络上传到地面中心软件系统,经过分析处理在显示终端实时

9、显示各种信息。系统为矿方同步建立井下工业以太网,即构建一个网络支撑平台,将来井下各监测监控系统均可接入到该网络中,避免网络重复建设,节省人力物力。系统网络结构如图2 所示。图2 系统网络拓扑结构根据山西高河能源有限公司的特点,在地面建设完成中心监控站。中心监控站应设在环境相对较好的地方,配置2台专用工业监控计算机(采用双机热备份的运行机制、1台打印机、U PS 电源和交流净化电源等,同时配置最新版本的KJ69J 监控软件等。在井下设立读卡分站,根据其实际情况,安装17台分站,每台分站下接若干台读卡器,共安装68台读卡器,分站和读卡器共同完成无线数据的接收和预处理以及与地面中心站的双向数据通信功

10、能,并可控制报警器和提供开关量信号,监控基站主#86#工矿自动化2011年5月要安装在入井口、各个工作面和掘进面;每台分站配备对应的电源来对其供电,这里选择KDW16A 矿用隔爆兼本安型不间断电源箱和KDW65隔爆兼本安型多路电源;每人佩戴射频卡,估计约4000个。后期可根据公司实际需要增加。井下同一区域的分站通过一根主传输线缆连接以RS485传输,不同区域通过环网交换机连接光纤传输。井下工业以太环网通过光纤连接地面交换机,将信息传至地面监控主机和数据库服务器。井下人员定位管理系统的主要功能是及时、准确无误地将当前井下各个区域的人员动态分布情况反映到地面监控中心,使煤矿管理人员能够随时掌握当前

11、井下人员的分布状况和每个下井人员的行动轨迹,以此更方便地进行比较合理的调度管理。该系统能够很好地实现以上要求,它有自己的监测软件操作平台,地面监控中心站通过操作该软件平台来读取需要的数据,其具体功能如下:(1通过在井下相应的区域布置分站,实现井下覆盖无盲区,实时观察所有井下人员的数量及分布情况,如图3 所示。图3 系统监测到的井下作业人员区域分布界面(2通过系统可以进行查询分布、查询轨迹等多种方式的人员位置查询。(3安全保障功能,主要包括射频卡电量不足、超时报警、区域超员报警等功能;当有紧急情况发生时,井下人员可按下发射卡的紧急按钮向地面监控中心求救。监控中心根据求救信号源可知道人员所困位置,及时有效地进行抢救。当某区域发生灾害时,监控中心也可向该区域发送报警撤退信号,井下人员接到发射卡发出报警信号就可以在第一时间撤离现场3。(4对井下人员进行下井次数、时间、班次等多种分类统计,便以考核,并具备相应的中长期数据储存和有关报表的打印功能。4 结语安全生产是煤矿生产永恒的主题,人员定位管理系统是实现煤矿安全生产的重要保证之一。井下人员考定位管理系统在山西高河能源有限公司的应用满足了煤矿管理人员需要实时掌握煤矿下井人员的动态分布的要求,并且能够实现准确定位管理。在多次救灾演习中,该系统起到了积极的作用,大大提高了救援效率,满足了矿井对安全生产的实际需求。参考文